Что изучает геоэкология? Урок экологии Что изучает геоэкология? Начать

Геоэкология – наука, изучающая необратимые процессы и явления в природной среде и биосфере, возникающие в результате интенсивного антропогенного воздействия, а также близкие и отдаленные во времени последствия этих воздействий. (В.Г.Морачевский)

Задачи геоэкологии Геоэкология решает следующие задачи: исследование источников антропогенного воздействия на природную среду и биосферу, их интенсивности и пространственно-временного распределения; создание и оптимизация геоинформационных систем, обеспечивающих непрерывный контроль за состоянием природной среды (биосферы), в основе которых лежат различные виды мониторинга; изучение уровня загрязнения и разрушения компонентов глобальной системы (атмосферы, Мирового океана, внутренних вод, литосферы, криосферы, биосферы), постоянный и повсеместный контроль их динамики; геологическое исследование устойчивости природной среды, подвергнутой антропогенному воздействию;

Задачи геоэкологии изучение антропогенной нагрузки на природные ландшафты и их функционирование как экосистем, нормирование и регулирование нагрузок на экосистемы разных иерархических уровней, исследование реакции биосферы на антропогенные процессы различного характера; оценка, прогноз и моделирование последствий антропогенных воздействий, проявляющихся в изменении состояния компонентов глобальной и региональной экосистем, в изменении интенсивности процессов тепло-массо- энергообмена между ними для разных временных масштабов; разработка рекомендаций по сохранению целостности природной среды и биосферы путем оптимизации хозяйственной деятельности и регламентации ресурсопотребления.

Основные аксиомы и законы геоэкологии Положение о составе элементов. В любой экосистеме в определенной мере присутствуют элементы разных геосфер. Системообразующая роль элементов неравнозначна. В.И. Вернадский ведущую роль отводил живому веществу: «На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом».

Основные аксиомы и законы геоэкологии Принцип симметрии П. Кюри. Симметрия порождающей среды отражается в симметрии тела, возникающего в этой среде. При взаимодействии природных систем со средой симметрия рассматривается как состояние пространства, характерное для среды, где происходит данное явление. Наряду с симметрией, П. Кюри придавал важное значение диссимметрии – исчезнувшим элементам собственной симметрии данного природного объекта.

Основные аксиомы и законы геоэкологии Аксиома В.Б. Сочавы об иерархической структуре биосферы. Биосфера представляет собой систему, организованную в виде множества подсистем различного уровня. Исследование экосистем допускает прием, когда сознательно отбрасываются отдельные элементы, роль которых, с точки зрения данной конкретной задачи геоэкологии, несущественна. Это положение отвечает принципу ограничения разнообразия информации Эшби. Его еще называют принципом «бритвы Оккама», который гласит: «Не следует делать посредством большего то, чего можно достичь посредством меньшего».

Что такое ландшафт? Ландшафт – это участок земной поверхности, однородный по своему происхождению и истории развития и ограниченный природными рубежами. Он характеризуется территориальной целостностью, генетическим единством, однородностью геологического строения, рельефа, климата, единообразным сочетанием гидротермических условий, почв, биоценозов.

Классификация ландшафтов Одна из первых классификаций ландшафтов принадлежит В.П. Семенову-Тян-Шанскому, который по степени воздействия человека все пейзажи (так он называл ландшафты) подразделял на следующие: первобытные (девственные); полудикие (слабо затронутые влиянием человека); культурные (преобразованные); дичающие (частично самовозобновляющиеся в результате упадка человеческой культуры); одичавшие (с возобновлением всех элементов первобытного ландшафта).

Классификация ландшафтов Для Северо-Запада может быть использована следующая классификация : естественные; измененные (с нарушенным строением); окультуренные (преобразованные).

Естественные ландшафты Эти комплексы могут посещаться человеком, а также находиться под влиянием соседних измененных комплексов. Но все эти внешние по отношению к комплексу влияния не изменяют его структуры.

Искусственные ландшафты К этой группе относятся: Во-первых, антропогенно-естественные комплексы, т.е. возникшие под воздействием человека (прямым или косвенным), но в дальнейшем развивающиеся как естественные, без влияния человека, например, пойменные луга, которые образуются на месте вырубленного у реки леса. Во-вторых, к этой группе относятся антропогенно- восстанавливаемые комплексы, т.е. находящиеся в процессе своего восстановления. Так, сосновый зеленомошный лес, возникший под влиянием человека (вырубка коренного леса, пожар), через некоторое время превращается в ельник-зеленомошник, который является зональным типом для данного района. В-третьих, в эту группу входят антропогенно-деградируемые комплексы, формирующиеся при разрушении окультуренных (преобразованных) геокомплексов. Процессы, разрушающие структуру окультуренного комплекса, – это эрозия, засоление, заболачивание, возникновение развеваемых песков и т. п.

Окультуренные ландшафты Окультуренные (преобразованные) – целенаправленно измененные. Это главным образом урочища и фации, в основном соответствующие сельскохозяйственным типам использования земель: пашни, культурные пастбища, сады, насажденные леса и парки, плантации и т. п. Целесообразно различать три понятия: «антропогенное происхождение», «антропогенное изменение» и «антропогенное преобразование». Антропогенными по происхождению являются преимущественно простые системы – фации, урочища и реже местности (группы урочищ). Применительно к системам более высокого ранга лучше использовать понятие «антропогенное изменение» (ландшафты, округа, провинции и т. п.).

Культурные ландшафты Антропогенно-преобразованными могут быть только культурные ландшафты. Ю.Г. Саушкин дал следующее определение этому понятию: «Культурным ландшафтом называется такой ландшафт, в котором непосредственное приложение к нему труда человеческого общества так изменило соотношение предметов и явлений природы, что ландшафт приобрел новые, качественно иные особенности по сравнению с прежним, естественным своим состоянием». Сельскохозяйственные ландшафты – это ландшафты, измененные в процессе сельскохозяйственного труда населения (растениеводство, животноводство и другие отрасли). Под влиянием человека естественный растительный покров в них заменяется полевыми и луговыми культурами, а также фруктовыми садами, пасеками и т. п. Лесохозяйственные ландшафты – это ландшафты, измененные в процессе лесопользования. Наименее нарушены геосистемы, в которых преобладают леса, имеющие водоохранное, почвозащитное значение. Горнопромышленные ландшафты – это ландшафты, измененные в результате добычи полезных ископаемых, главным образом открытым способом. В данных системах происходит коренное изменение литогенной основы ландшафтов, почв, растительности.

Понятие природных ресурсов Природные ресурсы – это объекты и силы природы, используемые человеком для поддержания своего существования. К ним относятся солнечный свет, вода, почва, воздух, полезные ископаемые, энергия приливов и отливов, сила ветра, растительный и животный мир, внутриземная теплота и др.

Классификация природных ресурсов Природные ресурсы классифицируют по ряду признаков: по их использованию на: производственные (сельскохозяйственные и промышленные), здравоохранительные (рекреационные), эстетические, научные и др.; по принадлежности к тем или иным компонентам природы на: земельные, водные, минеральные, а также на животный и растительный мир и др.; по заменимости на: заменимые (например, топливно–минеральные энергетические ресурсы можно заменить ветровой, солнечной энергией); незаменимые (кислород воздуха для дыхания или пресную воду для питья заменить нечем); по исчерпаемости на: исчерпаемые; неисчерпаемые.

Неисчерпаемые ресурсы К неисчерпаемым природным ресурсам относятся преимущественно процессы и явления, внешние по отношению к нашей планете и присущие ей как космическому телу. Прежде всего – это ресурсы космического происхождения, например, энергия солнечного излучения и ее производные – энергия движущегося воздуха, падающей воды, морских волн, приливов и отливов, морских течений, внутриземная теплота.

Исчерпаемые ресурсы К исчерпаемым ресурсам относятся все природные тела, находящиеся в пределах земного шара как физического тела, имеющего конкретную массу и объем. В состав исчерпаемых ресурсов входит животный и растительный мир, минеральные и органические соединения, содержащиеся в недрах Земли (полезные ископаемые). По способности к самовосстановлению все исчерпаемые ресурсы условно можно классифицировать на возобновимые, относительно возобновимые и невозобновимые.

Возобнавимые и невозобновимые ресурсы Возобновимые ресурсы – это ресурсы, способные к восстановлению через различные природные процессыза время, соизмеримое со сроками их потребления. К ним относятся растительность, животный мир и некоторые минеральные ресурсы, осаждающиеся на дно современных озер и морских лагун. Невозобновимые ресурсы – это ресурсы, которые совершенно не восстанавливаются или скорость их восстановления настолько мала, что практическое использование их человеком становится невозможным. К ним относятся, в первую очередь, руды металлов и неметаллов, подземные воды, твердые строительные материалы (гранит, песок, мрамор и т. п.), а также энергоносители (нефть, газ, каменный уголь). Процесс эксплуатации природных ресурсов в целях удовлетворения материальных и культурных потребностей общества называется природопользованием.

Энергетический баланс Земли Обмен энергией, массой и информацией между компонентами природной среды осуществляется в результате воздействия на них единственного энергетического источника – Солнца. Ученые считают, что поток солнечной энергии, достигающей верхней границы атмосферы Земли, является постоянной величиной. Этот поток, отнесенный к единице поверхности за единицу времени, носит название «солнечной постоянной» (I 0 ) и имеет значение 1,38 кВт/м 2. Если пренебречь энергией других источников (геотермального тепла, морских приливов и др., то с точностью до 1% можно записать основное уравнение энергетического баланса Земли: R = (Is + i) (1 – A) – (Eз – Eа) Приход энергии Отток энергии к Земле от Земли

Энергетический баланс Земли R = (Is + i) (1 – A) – (Eз – Eа) Где: Is – прямая солнечная радиация, приходящая в единицу времени на единицу поверхности (суши, океана и др.); I – рассеянная солнечная радиация, приходящая в единицу времени на единицу поверхности; (Is + i) – суммарная солнечная радиация; А – альбедо поверхности; Eз – уходящее в космическое пространство длинноволновое (тепловое, инфракрасное) излучение поверхности Земли; Еа – встречное тепловое излучение атмосферы. Величина R называется радиационным балансом земной поверхности (имеет размерность Вт/м 2 в единицу времени: час, сутки, месяц, год и т. д.). Радиационный баланс по своему физическому смыслу характеризует соотношение прихода и оттока энергии от поверхности Земли.

Не менее важным уравнением, характеризующим процессы, протекающие в природной среде (без каких-либо антропогенных воздействий или после их проявления), служит уравнение теплового баланса: Где: R – радиационный баланс поверхности; – поток тепла от поверхности Земли к атмосфере (или наоборот), характеризующий энергию теплообмена поверхности с прилегающим к ней слоем атмосферы; – поток тепла от поверхности Земли внутрь деятельного слоя литосферы (или наоборот), характеризующий энергию теплообмена поверхности с почвой; W – слой выпавших осадков (или слой испарившейся с поверхности воды) в мм (1 мм слоя осадков составляет 1 кг или 1 л воды на 1 м2); L – теплота фазового перехода воды; L W – энергия, определяющая испарение (или конденсацию) воды; B – энергия, затрачиваемая на биологические, биохимические и биогеохимические процессы. Тепловой баланс Земли

Уравнение теплообмена Аналогичные рассуждения справедливы и для теплообмена между поверхностью Земли и деятельным слоем литосферы (почвой). Тогда, если за год, уравнение примет вид: R L×W Это уравнение имеет важное значение в ландшафтоведении, так как значение соотношения R/W позволяет судить о характере преобладающего ландшафта. Именно соотношение радиационного баланса (тепла) и количества осадков (влаги) определяет географическую зональность. Если R/W>1, то мы имеем дело с аридными пустынями, при R/W

Дополнительные материалы Дополнительные материалы Дополнительная информация на сайте: Выход